Эко топливо для автомобиля что это

7 экологичных видов топлива для автомобилей

Биодизель – разновидность биотоплива на основе растительных масел, которая применяется как в чистом виде, так и в качестве различных смесей с дизельным топливом. Идея применения растительного масла в качестве топлива принадлежит еще Рудольфу Дизелю, который в 1895 году создал первый дизельный двигатель для работы на растительном масле.

Как правило, для получения биодизеля используют рапсовое, подсолнечное и соевое масла. Разумеется, сами по себе растительные масла в качестве топлива в бензобак не заливаются. В растительном масле содержатся жиры — эфиры жирных кислот с глицерином. В процессе получения «биосоляры» эфиры глицерина разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) на более простые спирты — метанол и, реже, этанол. Это и становится компонентом биодизеля.

Во многих европейских странах, а также в США, Японии и Бразилии, биодизель уже стал неплохой альтернативой обычному бензину. Так, в Германии рапсовый метиловый эфир продается уже более чем на 800 заправочных станциях. В июле 2010 года в странах Евросоюза работали 245 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 22 млн тонн. Аналитики компании Oil World прогнозируют, что к 2020 г. доля биодизеля в структуре потребляемого моторного топлива в Бразилии, Европе, Китае и Индии составит 20%.

Биодизель — экологичное топливо для транспорта: в сравнении с обычным дизельным топливом он почти не содержит серы и при этом подвергается практически полному биологическому распаду. В почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% биодизеля — это минимизирует степень загрязнения рек и озёр.

Сжатый воздух

Модели пневмоавтомобилей — машин, ездящих на сжатом воздухе — выпущены уже несколькими компаниями. Инженеры Peugeot в свое время произвели фурор в автомобильной индустрии, заявив о создании гибрида, у которого в помощь к двигателю внутреннего сгорания добавляется энергия сжатого воздуха. Французские инженеры рассчитывали, что такая разработка поможет малолитражкам сократить расход топлива до 3 л на 100 км. Специалисты Peugeot утверждают, что в городе пневмогибрид может до 80% времени передвигаться на сжатом воздухе, не создав ни миллиграмма вредных выбросов.

Принцип работы «воздухомобиля» довольно прост: в движение машину приводит не сгорающая в цилиндрах мотора бензиновая смесь, а мощный поток воздуха из баллона (давление в баллоне — около 300 атмосфер). Пневматический мотор конвертирует энергию сжатого воздуха во вращение полуосей.

К сожалению, машины целиком на сжатом воздухе или air-гибриды создаются, в основном, мизерными партиями — для работы в специфических условиях и на ограниченном пространстве (например, на производственных площадках, требующих максимального уровня пожарной безопасности). Хотя существуют некоторые модели и для «стандартных» покупателей.

Экологически чистый микрогрузовичок Gator от компании Engineair – первый в Австралии автомобиль на сжатом воздухе, поступивший в реальную коммерческую эксплуатацию. Его уже можно видеть на улицах Мельбурна. Грузоподъёмность – 500 кг, объём баллонов с воздухом – 105 литров. Пробег грузовичка на одной заправке – 16 км.

Продукты жизнедеятельности

До чего дошел прогресс — некоторым автомобилям для работы двигателя нужен не бензин, а попадающие в канализацию отходы жизнедеятельности человека. Такое чудо автопрома создали в Великобритании. На улицы Бристоля выкатили автомобиль, который использует в качестве топлива метан, выделенный из человеческих экскрементов. Прототипической моделью стал Volkswagen Beetle, а производитель машины VW Bio-Bug на инновационном топливе – компания GENeco. Установленный на кабриолете «Фольксваген» перерабатывающий фекалии двигатель позволил проехать 15 тысяч километров.

Изобретение GENeco поспешили назвать прорывом во внедрении энергосберегающих технологий и экологически чистого топлива. Обывателю идея кажется сюрреалистической, поэтому стоит разъяснить: в автомобиль загружается, конечно, уже переработанное топливо — в виде готового к использованию метана, полученного заблаговременно из отходов жизнедеятельности.

При этом двигатель VW Bio-Bug использует два вида топлива одновременно: машина стартует от бензина, но, как только двигатель прогревается, а автомобиль набирает определенную скорость, включается подача переработанного на заводах GENeco человеческого желудочного газа. Потребители могут даже не заметить разницы. Впрочем, остается главная маркетинговая проблема — человеческое негативное восприятие того сырья, из которого получают биогаз.

Солнечные батареи

Производство автомобилей, питающихся солнечной энергией — пожалуй, самое развитое направление автопрома, ориентированного на использование эко-топлива. Машины на солнечных батареях создаются по всему миру и в самых разных вариациях. Еще в 1982 году изобретатель Ханс Толструп на солнцемобиле «Quiet Achiever» («Тихий рекордсмен») пересёк Австралию с запада на восток (правда, со скоростью всего лишь 20 км в час).

В сентябре 2014 года автомобилю Stella на солнечных батареях удалось проехать маршрут от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско, а это 560 км. Солнцемобиль, разработанный группой из голландского Университета Эйндховена, оснащён панелями, собирающими солнечную энергию, и 60-килограммовым блоком батарей ёмкостью шесть киловатт-часов. Stella имеет среднюю скорость 70 км в час. При отсутствии солнечного света запаса батарей хватает на 600 км. В октябре 2014 года студенты из Эйндховена на своей чудо-машине приняли участие в World Solar Challenge — 3000-километровой ралли по Австралии для машин на солнечных батареях.

Самым скоростным электрокаром на солнечных батареях на данный момент является Sunswift, созданный командой студентов из австралийского Университета Нового Южного Уэльса. На испытаниях в августе 2014 года этот солнцемобиль на одном заряде аккумулятора преодолел 500 километров с потрясающей для такого транспорта средней скоростью 100 км в час.

Биодизель на кулинарных отходах

В 2011 году Министерство сельского хозяйства США вместе с Национальной лабораторией возобновляемых видов энергии проводило исследование альтернативных типов топлива. Одним из удивительных результатов стал вывод о перспективности использования биодизельного топлива на основе сырья животного происхождения. Биодизель из остатков жиров — технология еще не слишком развитая, но уже используемая в азиатских странах.

Каждый год в Японии после приготовления национального блюда, тэмпура, остается приблизительно 400 тысяч тонн использованного кулинарного жира. Раньше он перерабатывался в корм для животных, удобрения и мыло, однако в начале 1990-х годов экономные японцы нашли ему еще одно применение, наладив на его основе производство растительного дизельного топлива.

По сравнению с бензином такой нестандартный вид автозаправки выделяет в атмосферу меньшее количество окиси серы — главной причины кислотных дождей — и на две трети сокращает количество других ядовитых выбросов выхлопных газов. Чтобы сделать новое топливо более популярным, его производители придумали любопытную схему. Каждому, кто пришлет на завод по выработке РДТ десять партий пластмассовых бутылок с использованным кулинарном жиром, выделяется 3,3 квадратных метра леса в одной из японских префектур.

До России технология в таком объеме еще не дошла, а зря: ежегодное количество отходов российской пищевой промышленности составляет 14 млн тонн, что по своему энергетическому потенциалу эквивалентно 7 млн тонн нефти. В России пущенные на биодизель отходы закрыли бы потребность транспорта на 10 процентов.

Жидкий водород

Жидкий водород уже давно считается одним из главных видов топлива, способных бросить вызов бензину и дизелю. Транспортные средства на водородном топливе не являются редкостью, но в силу многих факторов так и не завоевали широкую популярность. Хотя в последнее время благодаря новой волне озабоченности «зелеными» технологиями идея водородного двигателя приобрела новых сторонников.

Сразу несколько крупных производителей сейчас имеют в своем модельном ряду машины с водородным двигателем. Один из самых известных примеров – BMW Hydrogen 7, автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, который может работать и на бензине, и на жидком водороде. BMW Hydrogen 7 имеет бензиновый бак на 74 литра и резервуар для хранения 8 кг жидкого водорода.

Таким образом, автомобиль может использовать оба вида топлива во время одной поездки: переключение с одного типа горючего на другое происходит автоматически, при этом предпочтение отдается водороду. Таким же типом двигателя оснащен, например, гибридный водородно-бензиновый автомобиль Aston Martin Rapide S. В нем двигатель может работать на обоих видах топлива, а переключение между ними осуществляет интеллектуальная система оптимизации расхода и выбросов вредных веществ в атмосферу.

Водородное топливо собираются осваивать и другие авто-гиганты – Mazda, Nissan и Toyota. Считается, что жидкий водород экологически безопасен, так как при горении в среде чистого кислорода не выделяет никаких загрязняющих веществ.

Зеленые водоросли

Водорослевое топливо — экзотичный способ получения энергии для автомобиля. Рассматривать водоросли в качестве биотоплива стали, прежде всего, в США и Японии.

Япония не обладает большим запасом плодородных земель для выращивания рапса или сорго (которые используются в других странах для получения биотоплива из растительных масел). Зато Страна Восходящего Солнца добывает огромное количество зеленых водорослей. Раньше их употребляли в пищу, а сейчас на их основе стали делать заправку для современных автомобилей. Не так давно в японском городе Фудзисава на улицах появился пассажирский автобус DeuSEL от компании Isuzu, который передвигается на топливе, часть которого получена на основе водорослей. Одним из главных элементов стала эвглена зеленая.

Сейчас «водорослевые» добавки составляют всего несколько процентов от общей массы топлива в транспортных баках, но в будущем азиатская компания-производитель обещает разработать двигатель, который позволит использовать биосоставляющую на все 100 процентов.

В США тоже плотно занялись вопросом биотоплива на базе водорослей. Сеть заправок Propel в Северной Калифорнии начала продажи биодизеля Soladiesel всем желающим. Топливо получают из водорослей путем их сбраживания и последующего выделения углеводородов. Изобретатели биотоплива обещают двадцатипроцентное уменьшение выбросов углекислоты и заметное снижение токсичности по другим показателям.

Биотопливо для автомобилей и проблемы его применения Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Москвин Павел Анатольевич

Рассматриваются различные виды биотоплива для автомобилей, их положительные и отрицательные стороны, проблемы применения биотоплива из различного сырьяV

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Биотопливо для автомобилей и проблемы его применения»

БИОТОПЛИВО ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ И ПРОБЛЕМЫ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ

Биотопливо — это топливо из возобновляемого сырья. Оно бывает твердое (например, дрова) и жидкое. С применением дров как биотоплива в мире нет технологических проблем: дрова жгут в котлах, которые есть практически повсеместно. Развиваются технологии сжигания угля, торфа, газа, да и атомная энергия при нормальном подходе экологична и дает «чистое» электричество и/или тепловую энергию. Проблема сейчас в нехватке энергии для автомобилей и транспорта [4].

На производство топлива из возобновляемого сырья обратили внимание сравнительно недавно ввиду ухудшения экологической ситуации в мире и исчерпаемости запасов углеводородов. Биотопливо считается реальной альтернативой нефтяному топливу. Разработки и исследования ведутся в различных направлениях, технологии и способы получения биотоплива совершенствуются. Сконцентрируем внимание на существующих видах и перспективных направлениях развития биотоплива.

Биоэтанол — это биотопливный заменитель бензина. Производится из зерновых культур (по большей части — из пшеницы в Англии, сахарной свеклы и маиса, соевых бобов и сахарного тростника в США и Южной Америке [9]).

Топливный этанол не содержит воды и производится укороченной дистилляцией (две ректификационные колонны, а не пять, как для спирта, применяемого в пищевой промышленности). Биоэтанол нейтрален с точки зрения выброса парниковых газов. Содержащийся в этаноле кислород способствует более полному сжиганию углеводородов топлива. Присутствие в бензине всего 10 % этанола позволяет уменьшить выхлопы аэрозольных частиц до 50 %,

а выбросы угарного газа — на 30 %. Кроме того, с помощью генной инженерии создаются новые клоны дрожжей, которые более стойки к пагубным последствиям алкоголя и способны вырабатывать на 50 % больше этанола во время 21-часового периода. Эта технология сможет существенно увеличить эффективность производства топливного этанола из кукурузы и растительных отходов.

Согласно оценкам экспертов, к 2030 году выпуск биотоплива в мире составит 150 млн т, при ежегодном приросте производства 7—9 %. При этом предпочтение будет иметь биоэтанол, так как себестоимость его производства снижается быстрее, чем биодизеля.

Биодизель — биотопливный заменитель дизельного топлива. Получают его из масел зерновых культур (чаще всего из семян рапса в Англии и пальмового масла в Юго-Восточной Азии). Биодизелыюе топливо привлекло внимание исследователей сравнительно недавно, но быстро приобрело важное значение. Согласно стандарту США биодизельным топливом считаются мо-ноалкиловые эфиры жирных кислот, получаемых из растительного или животного сырья. Важнейшее достоинство применения биодизелыюго топлива — замена продуктов нефтепереработки на природное возобновляемое сырье [9].

Наиболее распространенным топливом этого типа является так называемый рапсметило-вый эфир, который в заметном количестве используется в Швеции, ФРГ, Франции и других странах. Его можно добавлять к дизельному топливу в концентрации до 30 % без дополнительной модификации двигателя. В западноевропейских странах принято решение об обязательной добавке 5 % рапсметилового эфира в дизельное

топливо, но в некоторых странах, например в Швеции, его используют как самостоятельное топливо. Стоимость топлива на основе рапсме-тилового эфира в настоящее время примерно в два раза выше, чем нефтяного дизельного топлива, но можно полагать, что объемы производства метилированных растительных масел будут увеличиваться, и это приведет к снижению их себестоимости до приемлемого уровня.

Широкие испытания рапсметилового эфира и его добавок к дизельному топливу в США и Европе показали, что при их использовании снижается эмиссия углеводородов и СО, а интенсивность образования оксидов азота остается без изменения.

Топливный потенциал масличных культур (на 1 т сырья) значительно выше, чем у других культур. Расчеты показывают, что энергетические затраты на производство рапсовых семян составляют 17700 МДж/га, на извлечение масла — 700 МДж/га, энергия же, полученная от масла, — 22200 МДж/га. Таким образом, энергетическая прибыль с каждого гектара составляет 3800 МДж (по энергетической ценности это соответствует 110 л дизельного топлива).

Исходя из литературных данных и проведенных исследований можно выделить следующие основные преимущества биологического дизельного топлива:

замкнутый круговорот углекислого газа; использование соломы рапса в качестве топлива в фермерском хозяйстве;

отсутствие серы и токсичных веществ; незначительный выброс загрязнителей (за исключением закиси азота);

рапсовое масло — самое распространенное растительное масло и наиболее устойчивое к влиянию низких температур (без добавок — минимум до минус 10°С);

рапс задерживает питательные вещества в почве, улучшает ее структуру, поддерживает плодородие, хорошо перерабатывает органические удобрения;

при производстве рапсового масла получают такие ценные побочные продукты, как глицерин и жмых;

рапс — отличный медонос (с 1 га посевов пчелы собирают до 90 кг меда);

рапсовое масло нетоксично, не загрязняет грунтовые воды и водоемы (при утечках полнос-

тью разлагается в почве в течение трех недель), обеспечивает рекультивацию радиоактивно зараженных земель;

рапсовое масло — самое безопасное горючее (точка воспламенения 325°С);

использование биотоплива не снижает ресурс двигателя, но уменьшает эмиссию вредных веществ на 25—50 % и парниковый эффект (до минимума), освобождает (хотя бы частично) от нефтяной зависимости.

Главные недостатки этого вида топлива: закоксовывание форсунок, отложения углерода в камере сгорания и смолистых веществ на фильтрах;

быстрый износ колец;

повышенное выделение закиси азота в сравнении с традиционным дизельным топливом (на 12 % больше, чем для дизелей с неразделенной камерой сгорания, и на 10 %, чем для дизелей с вихревой камерой);

биотопливо из рапсового масла более агрессивно, чем обычное дизельное топливо по отношению к резиновым деталям автомобиля или трактора и лакокрасочному покрытию кузова;

в силу того, что МЭРМ — кислородосодер-жащее соединение, низшая теплота сгорания эфиров несколько меньше, чем у дизельного топлива, и, как следствие, на 2,5 % меньше эффективный КПД.

Две рассмотренные выше формы — это так называемое «биотопливо первого поколения», так как они получены из сырого материала, который можно использовать в пищевом производстве [1].

Вторичное биотопливо. Одним из последних достижений современной альтернативной энергетики стало биотопливо второго поколения, которое получают различными методами, в том числе пиролизом биомассы. Технология получила название biomass to liquids (BtL). BtL производят из древесины и отходов деревообработки (при этом промежуточный продукт — биогаз). Преимущество этого вида топлива перед биоэтанолом и биодизелем в том, что, в отличие от упомянутых продуктов, при производстве BtL древесина полностью перерабатывается. BtL может производиться из любого вида биомассы, к тому же, по заявлению производителей этого топлива, для перевода автомобилей на него не требуется модификация современных двигателей. Быстрый пиролиз позволяет превратить биомассу в жидкость, которую легче и дешевле

транспортировать, хранить и использовать. Согласно исследованиям концернов Daimler Chrysler и Volkswagen синтетическое биотопливо не требует специальной доработки существующих автомобильных двигателей и модернизации сетей заправочных станций. Оно практически не содержит углекислого газа, серы и ароматических углеводородов.

Многие машины используют в качестве топлива природный газ. Для него также существует альтернативное топливо из возобновляемого сырья. Биогаз — биотопливная замена природного газа. Его получают из органических отходов, включая отходы животноводческих хозяйств и мусор, полученный от муниципальных, коммерческих и индустриальных источников, прошедшие процесс анаэробного разложения. В Соединенном Королевстве биогаз производится из отходов животноводства, а также за счет выделяющегося на свалках газа.

Для получения биогаза можно использовать растительные и хозяйственные отходы, навоз, сточные воды и другие подобные источники. В процессе ферментации жидкость в резервуаре стремится к разделению на три фракции. Верхняя — корка, образованная из крупных частиц, увлекаемых поднимающимися пузырьками газа, через некоторое время может стать достаточно твердой и будет мешать выделению биогаза. В средней части ферментатора скапливается жидкость, а нижняя фракция выпадает в осадок в виде грязи.

Производство биогаза позволяет сократить выбросы метана в атмосферу. Переработанный навоз применяется в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Это позволяет снизить применение химических удобрений, сокращается нагрузка на грунтовые воды.

Расчетные экономические пок

Метан оказывает влияние на парниковый эффект в 21 раз более сильное, чем С02, и находится в атмосфере 12 лет. Захват метана — лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления [5].

Сведем в таблицу экономические показатели некоторых видов топлива. За 100 % примем показатели бензина из нефти.

Таблицадемонстрирует, что метанол и в особенности этанол экономически эффективны.

С каждым годом наука разрабатывает все новые способы получения биотоплива.

Ученые из Эдинбургского университета На-пьера решили поддержать национальную экономику, не в последнюю очередь зависящую от экспорта виски, и разработали технологию производства биотоплива, в качестве сырья для которого используется все то, что владельцы шотландских винокурен привыкли считать отходами.

Используя образцы твердых и жидких отходов с фабрики С1епкшсЫ, исследователи получили бутанол, который на 30 % эффективнее классического биотоплива на основе этилового спирта.

Сейчас группа изобретателей приступила к коммерциализации своей разработки. Власти Евросоюза одобряют данную инициативу [11].

Американские ученые создали новый вид биотоплива, не отличающийся от обычного бензина, с помощью бактерий, перерабатывающих углеводы из различных типов промышленных и сельскохозяйственных отходов. Стоимость такого «биобензина» может не превысить 50 долларов за баррель, сообщается в статье исследователей.

Группа разработчиков сумела с помощью методов генной инженерии «научить» безвредные

геели альтернативного топлива

Вид биотоплива Затраты на производство, % Стоимость единицы пробега автомобиля,%

Бензин из нефти 100 100

Сжиженный природный газ 50-60 70-75

Сжиженные ^леводородные газы 60-70 80-99

Электроэнергия 65 90-130

Метанол 110 120

Синтетический бензин 160 120

бактерии Е.соН вырабатывать несвойственный им тип химических соединений — так называемые насыщенные углеводороды, или алканы. Именно алканы служат ключевым компонентом бензина, а потому такое биотопливо может быть сразу после получения отправлено в существующие распределительные сети заправочных станций. До сих пор для массового использования биотоплива, в частности биодизельного, приходилось создавать специальные станции и трубопроводы для очистки и транспортировки, так как химический состав такого типа синтетического топлива отличается от природного [10].

В Бразилии разработан очередной вид биотоплива — Н-биодизель, (смесьнефтепродуктов и растительных масел). Он может стать достойной альтернативой бензину и спиртовому топливу в условиях дефицита нефтепродуктов.

Заявленные характеристики Н-биодизеля идентичны параметрам стандартного дизельного топлива, однако благодаря растительным добавкам его использование ведет к меньшему загрязнению атмосферы продуктами горения и выбросу меньшего количества серы. Как показали тесты, Н-биодизель к тому же более экономичен и будет обходиться дешевле обычного дизельного топлива, а также уже существующего в Бразилии биодизелыюго топлива, производимого на основе добавок растительных масел в дизель.

Биотопливо из водорослей. По своим энергетическим характеристикам водоросли значительно превосходят другие источники. 200 тысяч гектаров прудов могут производить топливо, достаточное для годового потребления 5 % автомобилей США, 200 тысяч гектаров — это менее 0,1 % земель США, пригодных для выращивания водорослей.

Однако водоросли, содержащие большее количество масла, растут медленнее. Например, водоросли, содержащие 80 % нефти, вырастают за 10 дней, в то время как водоросли, содержащие 30 %, — 3 раза в день.

Производство водорослей привлекательно еще и тем, что в ходе биосинтеза поглощается углекислый газ из атмосферы.

Однако основная технологическая трудность заключается в том, что водоросли чувствительны к изменению температуры, которая для их нормального роста должна поддерживаться на определенном уровне (резкие суточные колебания недопустимы).

Также коммерческому применению водорослей в качестве топлива препятствует отсутствие на сегодняшний день эффективных инструментов для сбора водорослей в больших объемах. Немецкий автопроизводитель Daimler AG совместно с компаниями Archer Daniels Midland (ADM) и Bayer Crop Science начали цикл изучения тропического растения ятрофа в качестве потенциального источника биодизелыюго топлива. Об этом сообщает Reuters со ссылкой на информацию Daimler.

Биологическое дизельное топливо, полученное в результате переработки ядер орехов ятро-фы, имеет свойства, аналогичные тем, которые имеет биотопливо, полученное из рапсового масла. Оно к тому же характеризуется позитивным балансом С02 и, таким образом, может способствовать защите климата.

Специалисты сельскохозяйственного университета нидерландского города Вахенинген открыли способ получения автомобильного топ -лива из соломы.

Ученые придумали технологию, согласно которой солома нагревается до высокой температуры, к ней добавляются специальные ферменты, благодаря чему образуются сахара. На следующем этапе при помощи бактерий сахара превращаются в этанол, который используется в качестве топлива для автомобилей.

Производство достаточно экономично — около трети объема соломы идет в отходы, которые при горении дают энергию, необходимую для получения Сахаров из остальных двух третей. При этом образуются излишки энергии, их можно применять в других целях. По подсчетам ученых, при переработке 5 т соломы по вышеуказанной технологии полученного биотоплива хватит автомобилю на год езды [6].

Учеными японского университета Кобе и специалистами автоконцерна Toyota было разработано высокоэффективное биотопливо из рисовой соломы. Стоимость нового альтернативного вида топлива будет в три раза ниже, чем у аналогичного продукта, созданного концерном Toyota ранее. Коммерческое производство нового биотоплива планируется начать через пять лет.

Наращивание мощностей производства биотоплива, поиск и создание новых его видов — сложная, трудоемкая задача, решением которой занимаются большие группы ученых в разных странах. Замена нефтяного топлива топливом из

возобновляемого сырья — это перспективное и необходимое направление научнойдеятелыюс-ти, особенно если учесть исчерпаемость запасов нефти и пагубное влияние на экологию. Возможно, уже в скором времени люди будут ездить на продуктах переработки рапса, водорослей, тростника, и это улучшит экологическую ситуацию, снимет проблему энергетического кризиса [7].

Применение биотоплива связано с некоторыми проблемами. Элементный и структурный состав компонентов новых видов топлива значительно отличаются от традиционного углеводородного состава нефтяныхтоплив, что обусловливает их различия в физических, химических и эксплуатационных свойствах. Применение в качестве биотоплива необработанных растительных масел может привести к сбоям в работе двигателя. Использование смесевого топлива (смесь растительного масла с нефтяным дизельным топливом) не решает проблему лако- и на-гарообразования, закоксовывания форсунок, загрязнения минерального картерного масла. Применение в качестве биотоплива растительных масел и их смесей требует некоторых изменений в конструкции двигателя. Более перспективным биотопливом для дизельных двигателей считают продукт переработки растительных масел по реакции метанолиза — метиловые эфиры растительных масел (МЭРМ, или биодизелыюе топливо). Отмечается, что при работе двигателя на этом топливе в большинстве случаев не наблюдается повышенного нагаро- и лакообразо-вания, но проблемы уменьшения отложений и повышения стабильности биотоплив при длительном хранении требуют решения. В качестве причины нарушения работы дизельных двигателей при использовании биотоплив указывают их высокую вязкость и меньшую теплотворную способность по сравнению с нефтяным топливом при практически одинаковых цетановых числах, температурах кипения и молекулярной массе. С последними утверждениями нельзя со-

гласиться. Установлено, что именно различие в молекулярной массе компонентов топлив приводит к разнице их вязкости и испаряемости, определяемой фракционным составом — температурами кипения компонентов топлива, а значит, и к различиям в работе двигателей [2].

Даже если биотопливо — качественное, большое количество его сортов делает калибровку двигателей под оптимальную производительность практически невозможной. В наши дни некоторые производители дают гарантию на использование своих двигателей с полностью биологическим топливом, однако со многими оговорками касательно стандартов топлива, интервалов технического обслуживания и режима эксплуатации. Высокое содержание биодобавок в топливе коренным образом меняет процесс его сгорания. Существует еще одна проблема: разработка стандартов. В нефтяной промышленности и лабораториях нет специалистов, имеющих опыт работы с биологическими материалами. Кроме того, мнения специалистов-химиков, экспертов по двигателям и законодателей относительно того, с какой точки зрения рассматривать биотоплива, весьма далеки от согласия. Существует центр Ricardo, имеющий опыт работы с биотопливом на протяжении около четверти века, и в этой ситуации он становится одним из ключевых источников информации.

В будущем возникнет еще одна проблема. На многих станциях просто будет негде разместить «колонки» для всех видов топлива. Широкий выбор внесет путаницу; будут нередки случаи непреднамеренной заправки автомобилей неверным сортом топлива [8].

Развитие отрасли идет высокими темпами, в скором времени процессы сгорания биотоплива будут изучены и модернизированы, появятся четкие стандарты на различные сорта топлив. Тогда и только тогда будет возможно говорить о перспективах и сроках реализации различных проектов в сфере биоэнергетики для автомобилей.

1. Киреева, Н.С. Рапсовое биотопливо [Текст] / Н.С. Киреева.— Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии.— 2008. № 01,- С. 56-57.

2. Романцова, C.B. Исследование фрикционного состава биотоплива, синтезированного из во-

зобновляемого сырья [Текст] / C.B. Романцова, C.B. Бодягина, С.А. Кривец // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки,- 2010. Т. 15. № 1,- С. 72-74.

3. Дмитриев, АЛ. Водородное топливо: экономика и экология [Текст] / A.J1. Дмитриев // ФГУП РНЦ «Прикладная химия».— СПб.

4. Биотопливо из водорослей [Электронный peeypeJ // Режим доступа: http://www.cleandex.ru/ агПе1е5/2008/06/19^1ае-ЬюГие15.

5. Биотопливо в мире и в России [Электронный pecypcJ // Режим доступа: http://www.cbio.ru/ nlodules/news/artiele.php?storyid = 2735.

6. Что такое биогаз [Электронный pecypcJ // Режим доступа: http://sintezgaz.org.Ua/l_articles/7/ е111о-1акое-Ь^аг.

7. В Нидерландах ученые получили биотопливо из соломы [Электронный ресурсJ // Режим доступ: http://aenergy.ru/121.

8. Автоконцерн Toyota разработал новое биотопливо [Электронный ресурс J — Режим доступ: http://aenergy.ru/1978.

9. Биотопливо: добро или зло? [Электронный pecypcj // Режим доступа: http://www.cardriver.ru/ articles/20821.

10. Биотопливо — проблемы и перспективы (биоэтанол и производство) [Электронный pecypcj // Режим доступа: http://autorelease.ru/articles/automo-bile/345-biotoplivo-probleniy-i-perspe ktivy.html

11. Машинный алкоголизм [Текст] / /Upgrade. — 2010,- № 38. — С. 9.

Т.А. Иса беков, Н.П. Лавров

АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ВОДОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ НА ТРАНСГРАНИЧНОМ ЧУМЫШСКОМ ГИДРОУЗЛЕ

Чумышский гидроузел (ЧГУ) — трансграничное водораспределительное гидротехническое сооружение, служащее для подачи воды в Атбашинский магистральный канал (АМК) и Георгиевский магистральный канал (ГМК) для орошения земель Кыргызской Республики и Республики Казахстан. ЧГУ построен как межгосударственный объект и работает на экономику этих двух централыюазиатских республик.

ЧГУ расположен в нижней части р. Чу на расстоянии 25 км севернее г. Бишкек. В состав ЧГУ (рис. 1) входит: Чумышская плотина, подводящая и отводящая зарегулированное русло р. Чу; сбросной канал Аламединского каскада гидроэлектростанций (АКГЭС); головные участки АМК и ГМК; бассейн суточного перерегулирования (БСП).

Для управления водораспределением на Чу-мышской плотине должны использоваться данные гидропоста (ГП) Милянфан, находящегося от плотины в 5 км вверх по течению р. ЧУ, и данные по сбросу воды с Аламудунского каскада гидроэлектростанций. Незарегулированность реки Норус и отсутствие информации о расходе воды в ней привело к неопределенности в отношении притока воды из нее в Чумышское водохранилище. Однако замеры расходов воды, поступающих в сбросной канал АКГЭС после забора ее в вышележащий канал Норус-Аламу-

дун показывают, что величина этих расходов не превышает 10 % от расходов воды в реке Чу.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Емкость Чумышского водохранилища является фактически руслом реки Чу и довольно ограничена по объему. Поэтому в составе Чумышского гидроузла имеется бассейн суточного перерегулирования (БСП). Проектная емкость бассейна — 1 млн м-, однако в связи с заилением емкость БСП в настоящее время стала гораздо ниже.

Стратегия алгоритма управления ЧГУ заключается в безусловной подаче воды приграничным водопользователям в соответствии с режимом (планом) водоподачи. В случае недостатка воды этот дефицит должен распределяться по водопользователям в заданных пропорциях, оговоренных межгосударственными соглашениями. Математически данная задача может быть сформулирована в следующем виде:

найти значения переменных

+ ^АМК (ÖAMК + 0БСП ~ ^АМК

при выполнении следующих условий:

0ЧУ + 0™к + ÖAMK + 0БСП _ 0БСП 2 0ПР ! (2)

Какое топливо самое экологически чистое

Требования к горючему постоянно обновляются и все чаще говорят об экологичности топлива. Это становится ключевым критерием качества горюче-смазочных материалов . Какое топливо экологически чистое с точки зрения специалистов, расскажем подробнее.

Экологически чистые виды топлива

Долгие годы ученые пытаются найти более экологичную замену горючему, к которому мы привыкли. Альтернативным видом признано, так называемое биотопливо. В процессе его производства не используются нефтепродукты.

Типы экологических источников питания для техники :

электричество;
биодизель (на растительных маслах и кулинарных отходах);
жидкий водород;
солнечные батареи;
водоросли;
сжатый воздух;
продукты жизнедеятельности некоторых организмов.

Часть из данного списка постепенно получает признание специалистов, например, биодизель и электричество, остальные пока находятся на этапе разработок или тестирования.

Электричество

Электромобили уже сегодня передвигаются по улицам многих стран. Это возможно с помощью работы электрического двигателя. Зарядку для электрокаров можно произвести на АЗС. В России услуги предоставляют крупные производители нефтепродуктов, например, Нефтьмагистраль и Роснефть.

Биодизель на растительных маслах

Биодизель является разновидностью биологического топлива, для производства которого используется соевое, рапсовое и подсолнечное масло. В них содержатся эфиры жирных кислот, глицерин. В процессе производства кислоты заменяются спиртами, которые впоследствии становятся компонентом топлива.

Во многих странах уже пользуются подобным видом топлива, чего нельзя сказать о биодизеле, основанном на пищевых отходах – технология производства находится еще в стадии разработки. В основе его — кулинарный жир, который перерабатывается для получения дизтоплива.

Жидкий водород

Сжиженный водород – это бесцветная масса, которая повышает взрывоопасность при добавлении определенного количества молекул кислорода. Некоторые концерны с мировым именем уже используют жидкий водород. Пожалуй, его можно отнести к самому экологически чистому топливу , поскольку среди остаточных компонентов – лишь водяной пар.

Солнечные батареи

Солнцемобили наравне с электрокарами тоже стали реальностью. Они оснащены специальными солнечными панелями, которые аккумулируют энергию солнца и преобразуют в ток, тем самым заставляя двигатель полноценно работать.

Зеленые водоросли

Топливом на основе водорослей серьезно заинтересовались в Америке и Японии. Его получают путем сбраживания и выделения углеводородов. В основном, для производства водорослевого горючего используют эвглену зеленую. Производители уверяют, что показатели токсичности при этом должны снизиться, минимум на 20%.

Сжатый воздух

Один из самых дешевых экологически чистых видов топлива – это сжатый воздух. Пневмоавтомобили уже выпущены некоторыми компаниями. Принцип работы несложен: авто в движение приводит поток воздуха из баллона, давление в котором около 300 Атм. Пока такие автомобили выпускаются небольшими партиями.

Продукты жизнедеятельности

Из продуктов жизнедеятельности человека тоже можно производить топливо для авто. Разумеется, для этого требуется только метан, который выделяется при обработке человеческих отходов в условии лабораторий. Необходимые эксперименты уже были проведены. Многие специалисты считают продукты жизнедеятельности организма топливом, которым человечество будет пользоваться в будущем.

В чем недостаток биотоплива?

В процессе сгорания экологически чистого топлива тоже выделяются вредные вещества: углекислый газ, который создает парниковый эффект, накапливаясь в атмосфере. При этом количество энергии, производимое экогорючим значительно меньше, чем энергия, выделяемая традиционным горючим.

Среди преимуществ экологически чистого топлива – снижение неконтролируемой добычи нефти и улучшение экологии. Однако, не стоит забывать о возможных минусах, прежде чем запускать такой вид горючего в массовое производство.

В любом случае, заказать топливо оптом вы всегда можете в компании “ОФПТК”.